Comment les Diviseurs de Tension Définissent le Gain dans les Amplis Op Non-Inversants et Inversants

L'ajout d'un diviseur de tension sur le chemin de la rétroaction négative d'un ampli op signifie qu'une seule fraction de la sortie est réinjectée vers l'entrée inversante. Le résultat est une sortie qui est un multiple prévisible de l'entrée. Les connexions d'alimentation sont omises ici pour simplifier.

Avec R₁ = R₂ = 1 kΩ et une entrée de 6 V, l'ampli op doit produire 12 V à sa sortie pour maintenir l'entrée inversante à 6 V. Le diviseur force la sortie à être le double de l'entrée.

On peut aussi visualiser le circuit en calculant le courant traversant R₁. Le côté gauche de R₁ est à la masse, tandis que le côté droit est à 6 V, donc 6 V tombent aux bornes de R₁ et 6 mA circulent de droite à gauche. Comme les entrées de l'ampli op tirent un courant négligeable, le même courant traverse R₂, générant 6 V supplémentaires aux bornes de celui-ci. L'addition des deux tensions donne la sortie de 12 V.

Où va ce 6 mA ? Il circule depuis l'alimentation positive, à travers la broche de sortie de l'ampli op, à travers R₂, à travers R₁, et vers la masse. La source de 6 V force simplement l'ampli op à équilibrer les deux entrées ; elle ne fournit pas de courant au diviseur.

Changer les valeurs des résistances change le gain global. La formule générale du gain est :

Le gain ne peut jamais descendre en dessous de 1. Si R₂ était de zéro ohm, le circuit devient un suiveur de tension avec un gain unitaire. Augmenter R₂ par rapport à R₁ augmente le gain arbitrairement.

Comme la polarité de la sortie correspond à celle de l'entrée, cette configuration est appelée amplificateur non-inversant.

Rôle du Gain Différentiel de l'Ampli Op

Une fois la rétroaction négative en place, le gain différentiel interne de l'ampli op (ex: 200 000 ou 250 000) a un effet négligeable sur le comportement global du circuit. Le rapport des résistances externes dicte le gain en boucle fermée, contrairement aux amplificateurs à transistors où β influence fortement les performances.

Amplificateur Inversant avec Entrée Non-Inversante à la Masse

Considérons maintenant l'entrée appliquée en bas du diviseur tandis que l'entrée non-inversante est mise à la masse :

La rétroaction négative force l'entrée inversante à une masse virtuelle (0 V). Avec R₁ = R₂ = 1 kΩ et une entrée de 6 V du côté gauche, la sortie doit basculer à –6 V pour maintenir le nœud central à 0 V.

Le gain pour cette configuration est donné par :

Ici, le gain peut être inférieur à 1, et la polarité de sortie est opposée à l'entrée, d'où le nom d'amplificateur inversant.

Points Clés

• Connecter directement l'entrée inversante de l'ampli op à sa sortie crée un suiveur de tension à gain unitaire.
• Utiliser un diviseur de tension pour la rétroaction négative transforme le circuit en amplificateur non-inversant ; gain = 1 + R₂/R₁ et la polarité de sortie correspond à l'entrée.
• Appliquer l'entrée en bas du diviseur (entrée non-inversante à la masse) donne un amplificateur inversant ; gain = –R₂/R₁ et la polarité de sortie est inversée.
• Dans tous les cas, le rapport des résistances externes définit le gain en boucle fermée, rendant le gain différentiel interne de l'ampli op sans importance.